HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Rekonfirmasi Genus Azotobacter spp
4.5 Bioremoval PbCl 2
Uji bioremoval dilakukan untuk mengetahui jumlah Pb yang dapat di-remove oleh Azotobacter dari medium. Medium yang digunakan adalah NB-PbCl2 50, 100 dan 150 mg/L. Umur kultur uji sesuai dengan μ jam pada masing-masing isolat Azotobacter.
Berdasarkan pengukuran AAS, konsentrasi perlakuan kontrol (medium Nb-PbCl2 tanpa inokulum) konsentrasi 50, 100 dan 150 mg/L PbCl2terjadi penurunan menjadi 36,84, 77,91 dan 111,85 mg/L (Tabel 4.3). Penurunan konsentrasi PbCl2 ini dapat terjadi karena ion Pb2+ dapat berikatan dengan komponen senyawa dari medium NB sehingga saat dianalisis konsentrasi ion logam tidak sama dengan konsentrasi awal perlakuan.
Menurut Rao et al. (1998), logam memiliki kemampuan berikatan dengan komponen medium NB yaitu pepton dan meat extract. Adanya ikatan logam dengan medium juga dapat menyebabkan kadar logam yang terdapat didalam medium semakin berkurang. Ion logam yang bermuatan positif akan berikatan dengan ion yang bermuatan negatif penyusun pepton dan meat. Terdapat protein yang terkandung dalam medium nutrient broth. Protein sendiri terdiri dari protein struktural dan
fungsional. Salah satu protein fungsional adalah enzim metaloprotease. Metaloprotease merupakan enzim protease (pendegradasi protein) yang menggunakan ion logam untuk mengaktifkan kerja enzimanya.
Berdasarkan hasil pada tabel 4.3 maka konsentrasi awal sebagai perlakuan adalah 36,84; 77,91 dan 111,85 mg/L.
Tabel 4.3. Konsentrasi PbCl2 pada Medium Kontrol K. Perlakuan (mg/L) K. terukur AAS* (mg/L)
50 36,84
100 77,91
150 111,85
* Analisis Pb dilakukan di Balai Riset dan Standarisasi Industri Surabaya yang bersertifikasi KAN (Komite Akreditasi Nasional) LP-213-1DN.
Logam Pb2+ yang mampu di remove oleh Azotobacter uji menunjukkan perbedaan pada masing-masing isolat, dan setiap isolat memiliki kemampuan bioremoval yang optimal pada konsentrasi perlakuan yang berbeda (Tabel 4.4). Azotobacter A1a mampu meremoval sebesar 3.733 mg/L pada pemaparan PbCl2 36,84 mg/L, meningkat kemampuan bioremovalnya menjadi 8,825 mg/L pada konsentrasi 77,91 mg/L, dan mengalami penurunan bioremoval sebesar 7,975mg/L pada konsentrasi 111,85 mg/L PbCl2.
Berdasarkan Tabel 4.4 Azotobacter A5 hanya mampu meremoval 0,355 mg/L dari konsentrasi awal 36,84 mg/L PbCl2, pada konsentrasi 77,91 mg/L PbCl2 Azotobacter A5 menunjukkan penurunan kemampuan bioremovalnya sebesar 0,170 mg/L, namun pada konsentrasi 111,85 mg/L PbCl2 kemampuan bioremoval A5 mengalami peningkatan yang cukup signifikan dari konsentrasi uji yang lain yaitu sebesar 2,375 mg/L.
Hasil pengukuran kandungan Pb pada Azotobacter A9 di konsentrasi 36,84 mg/L PbCl2 lebih rendah dibandingkan kontrol sehingga data tersebut tidak dapat dianalisis, namun pada konsentrasi 77,91 mg/L PbCl2 Azotobacter A9 mampu
meremoval sebanyak 6.618 mg/L, sedangkan pada konsentrasi 111,85 mg/L PbCl2 Azotobacter A9 mengalami penurunan kemampuan bioremoval yaitu 0,680 mg/L.
Isolat Azotobacter A1a dan A9 memiliki kemampuan optimal
bioremoval pada konsentrasi perlakuan PbCl2 77,91 mg/L,
sedangkan isolat Azotobacter A5 mampu meremoval Pb2+ optimal pada konsentrasi perlakuan PbCl2111,85 mg/L.
Azotobacter A1a memiliki kemampuan bioremoval paling baik dibandingkan dengan isolat yang lain yaitu sebesar 8,825 mg/L, sedangkan A5 adalah yang paling rendah. Hasil bioremoval isolat A1a, A5, dan A9 dapat dinyatakan baik karena mempu meremoval diatas baku mutu logam timbal yang diperbolehkan dilingkungan.
Tabel 4.4. Bioremoval dan Efisiensi Bioremoval PbCl2 Isolat Azotobacter Kons. Awal (mg/L) Kons. Akhir (mg/L) Kons, bioremoval (mg/L) Persentase Bioremoval (%) A1a 36,84 33,108 3,733 10,133 A5 36,84 36,505 0,335 0,9 A9 36,84 39,728 -2,888 -7,839 A1a 77,91 69,085 8,825 11,327 A5 77,91 77,740 0,170 0,218 A9 77,91 71,293 6,618 8,494 A1a 111,85 103,875 7,975 7,130 A5 111,85 109,475 2,375 2,123 A9 111,85 111,170 0,680 0,608
* Analisis bioremoval Pb dilakukan di Balai Riset dan Standarisasi Industri Surabaya yang bersertifikasi KAN (Komite Akreditasi Nasional) LP-213-1DN.
** Baku mutu Pb di Lingkungan 0,03 mg/L (PP RI No. 82 Thn. 2001).
Azotobacter A1a memiliki efisiensi bioremoval lebih baik dibandingkan isolat yang lain, hal ini sesuai dengan uji resistensi bahwa isolat Azotobacter A1a tumbuh lebih baik dibandingkan dengan isolat yang lain. Untuk mempermudah interpretasi hasil
persentase dengan efisiensi bioremoval, data disajikan dalam bentuk diagram batang (Gambar 4.6).
Kemampuan Azotobacter A5 meremoval lebih rendah dibandingkan dengan isolat Azotobacter A1a dan A9 dan hasil tersebut berkebalikan dengan uji viabilitas Azotobactert A5 yang viabilitasnya lebih baik dari isolat yang lain. Isolat A1a dan A9 dari konsentrasi awal 77,91 mg/L secara berturut-turut mampu meremoval sebesar 11,327% dan 8,494% . Pada konsentrasi 150 mg/L A1a menunjukkan kemampuan bioremoval yang baik dibandingkan isolat lainnya yaitu sebesar 7,130%. Sehingga dapat diketahui bahwa isolat A1a lebih efektif dalam meremoval logam timbal dibandingkan isolat A5 dan A9.
Gambar 4.6. Efisiensi Bioremoval Azotobacter terhadap PbCl2
Ketiga histogram pada Gambar 4.6 menunjukkan, semakin tinggi konsentrasi PbCl2 yang digunakan dalam perlakuan maka efisiensi bioremoval isolat semakin menurun. Hal ini dikarenakan jumlah Pb2+ yang diakumulasi oleh sel semakin banyak, serta ion
10.13% 0.91% 11.33% 0.22% 8.49% 7.13% 2.12% 0.61% 0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% Azo to b acter A1 a Azo to b acter A5 Azo to b acter A1 a Azo to b acter A5 Azo to b acter A9 Azo to b acter A1 a Azo to b acter A5 Azo to b acter A9 36,84 77,91 111,85 P er sen tas e B io rem o v al Konsentrasi Efisiensi Bioremoval
timbal dapat mempengaruhi kinerja biokimia sel dalam menghasilkan EPS yang merupakan salah satu mekanisme resistensi Azotobacter terhadap logam berat. Logam berat, termasuk Pb, dapat mempengaruhi daya ikat spesifik enzim, mengurangi fungsi seluler dan struktur DNA, namun Azotobacter mampu mengembangkan sistem resistensi terhadap logam berat melalui eksopolisakarida yang dapat mengkelat logam (Vatamaniuk et al., 2000). Menurut Roane & Pepper (2000), logam dapat merusak membran sel, mempengaruhi daya ikat spesifik enzim, mengurangi fungsi seluler dan struktur DNA, sehingga pemaparan logam timbal yang tinggi dapat mengakibatkan kematian sel bakteri.
Persentase bioremoval masing-masing isolat yang telah didapat selanjutnya dilakukan analisis statistik (Balanced MANOVA) untuk mengetahui apakah jenis isolat dan konsentrasi yang digunakan berpengaruh terhadap hasil bioremoval PbCl2. Hasil analisis MANOVA jenis isolat tidak berpengaruh terhadap efisiensi bioremoval. Konsentrasi yang digunakan juga tidak memiliki pengaruh terhadap efisiensi bioremoval. Berdasarkan Tabel 4.4 dan Gambar 4.5 isolat Azotobacter A1a dan A9 relatif mampu meremoval Pb dibanding isolat Azotobacter A5.
Mekanisme resistensi Azotobacter terhadap logam timbal secara ekstraselular diperankan oleh Eksopolisakarida. Eksopolisakarida (EPS) memiliki sifat mengikat polutan logam (Janecka et al., 2002). EPS larut di dalam air, diikat lemah oleh matriks tanah, dan setelah mengadsorpsi logam tidak mudah dimineralisasi sehingga berpotensi meremoval logam di dalam tanah. Alginat, merupakan jenis EPS yang dihasilkan Azotobacter. Alginat dari Azotobacter mampu meremoval logam toksik seperti Cd2+, Cu2+, Pb2+, Zn2+ (Rasoluv et al., 2013). Alginat memiliki sifat hidrofilik, tidak bersifat toksik, memiliki afinitas yang tinggi dan mampu mengikat ion logam. Struktur alginat yang mengandung gugus karboksil dan amina sehingga alginat mampu mengabsorpsi logam (Auhim, 2014).
Azotobacter merupakan salah satu bakteri yang dilaporkan mampu beradaptasi dengan kondisi lingkungan tercemar logam berat, salah satunya adalah timbal. Menurut Chen et al., 2005, mekanisme resistensi berhubungan dengan gen yang terletak di kromosom, plasmid atau transposon yang mengatur mekanisme resistensi. Gen yang mengatur resistensi terhadap logam timbal adalah gen pbr operon yang terdiri dari pbr A,B,C, dan D. pbrA menyandi protein yang tergolong tipe ATPase yang mentranspot logam Pb2+, Zn2+ dan Cd2+. pbrB berperan melengkapi pbrA, karena pbrA tidak hanya mentrasport spesifik ligam Pb2+ saja, pbrB juga akan memproduksi senyawa fosfor anorganik yang dapat berinteraksi dan mempresipitasi ion logam divalen Pb2+ yang berada pada pbrA, sehingga akan terbentuk timbal fosfat Pb3(PO4)2 yang memiliki kelarutan rendah didalam air sehingga mencegah ion bebas Pb2+ masuk kembali pada sitoplasma yang dapat meracuni sel bakteri. Sebaliknya pbrB tidak mempengaruhi transpot Zn dan Cd. PbrC bersama dengan pbrB mentraslasikan protein gabungan untuk membentuk peptidase. Peptidase akan berperan mempengaruhi lipoprotein yang berinteraksi dengan membran plasma, peptidase tidak hanya dihasilkan oleh pbrC tetapi juga gen lain yang menyandi produksi peptidase.